第一原理分子動力学計算による原子・分子細線の機能予測

2003 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 14750022
• Research Institution: Osaka University
• Principal Investigator: 小野 倫也 大阪大学, 大学院・工学研究科, 助手 (80335372)
• Keywords: 第一原理分子動力学 / 実空間差分法 / 量子化コンダクタンス / ナノワイヤー

Research Abstract

近年,ナノ構造体の電気伝導特性を解明すべく,実験,理論計算の両分野で数多くの研究が盛んに行われている.今年度は,本研究で独自に実空間差分法による第一原理分子動力学計算とOverbridging boundary-matching法を用いたナノ構造体の電気伝導特性計算プログラムを開発した.そしてこのプログラムを用い,世界に先駆けて結晶電極に挟まれたナノ構造体やフラーレンの電気伝導特性の解析を行った.計算対象には,Al(001)電極間に挟まれた3個のAl原子からなる単原子鎖と金電極に挟まれたC_<20>分子鎖を選んだ.その結果,Al原子鎖は,(1)引き伸ばしていくとコンダクタンスが電極間距離に対し下に凸のカーブを描く.(2)破断直前にはコンダクタンスが1G_0に量子化されることが分かった.また,C_<20>分子に対しては,(1)C_<20>分子1個を電極に挟むと,電極との接触の仕方(single bonded, double bonded)によってコンダクタンスが変化する,(2)C_<20>分子を2個並べて電極に挟むと、分子の連結部分が大きな抵抗となり、ほとんど電子は流れない.このとき,single bondedの方がdouble bondedよりもコンダクタンスの減少幅が小さいが,これは無限長のC_<20>-single bonded chainとC_<20>-double bonded chainのバンドギャップの違いから説明できる.(3)C_<20>分子を構成するC原子の周りに,環状電流が生じることを発見した.

Research Products

• [Publications] 小野倫也: "Magnetic orderings in Al nanowires suspended between electrodes"Applied Physics Letters. 82・25. 4570 (2003)
• [Publications] 小野倫也: "First-principles study of Peierls instability in infinite single-row Al wires"Physical Review B. 68・4. 45409 (2003)
• [Publications] 小野倫也: "Atomic Structure of Si(001)-c(4×4) Formed by Heating Processes after Wet Cleaning and its First-Principles Study"Japanese Journal of Applied Physics. 42・7B. 4646 (2003)
• [Publications] 小野倫也: "First-principles study on field evaporation for silicon atom on Si(001) surface"Journal of Applied Physics. 95・3. 1568 (2004)
• [Publications] 小野倫也: "First-principles study of electron transport through C_<20> cages"Physical Review B. 69・12(In press). (2004)